JP2003334740A - 許容速度決定方法および速度制御装置 - Google Patents
許容速度決定方法および速度制御装置Info
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
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- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械振動（許容速度）の正確な管理および処
理能率の向上を実現可能な許容速度決定方法を得るこ
と。 【解決手段】 本発明の許容速度決定方法は、指令経路
に沿って可動部を動作させる場合に、指令経路上の特定
点もしくは特定領域における許容速度（機械振動に対し
て許容可能な最大の速度）を決定するために、たとえ
ば、前記特定点もしくは特定領域から特定時間が経過す
るまでの範囲、または、前記特定点もしくは特定領域か
ら特定距離までの範囲、の指令経路および指令速度を読
み込む指令読み込みステップと、前記指令経路および指
令速度に基づいて、各時刻の速度指令を生成する速度指
令生成ステップと、前記各時刻の速度指令に含まれる、
機械振動に対応する周波数帯域の成分を計算する周波数
成分計算ステップと、前記周波数帯域の成分が予め規定
された所定の基準値以下となる許容速度を計算する許容
速度計算ステップと、を含む。
理能率の向上を実現可能な許容速度決定方法を得るこ
と。 【解決手段】 本発明の許容速度決定方法は、指令経路
に沿って可動部を動作させる場合に、指令経路上の特定
点もしくは特定領域における許容速度（機械振動に対し
て許容可能な最大の速度）を決定するために、たとえ
ば、前記特定点もしくは特定領域から特定時間が経過す
るまでの範囲、または、前記特定点もしくは特定領域か
ら特定距離までの範囲、の指令経路および指令速度を読
み込む指令読み込みステップと、前記指令経路および指
令速度に基づいて、各時刻の速度指令を生成する速度指
令生成ステップと、前記各時刻の速度指令に含まれる、
機械振動に対応する周波数帯域の成分を計算する周波数
成分計算ステップと、前記周波数帯域の成分が予め規定
された所定の基準値以下となる許容速度を計算する許容
速度計算ステップと、を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動部の許容速度
を決定するための許容速度決定方法および速度制御装置
に関するものであり、特に、決定した許容速度を超えな
いように可動部の速度を制御する制御装置、たとえば、
数値制御装置，ロボット制御装置，シーケンサや、エレ
ベータ，ミシン，座標測定器，プロッタ，ベルトコンベ
ア，自動車，列車などの移動体や、航空機などの制御装
置に好適な許容速度決定方法に関するものである。
を決定するための許容速度決定方法および速度制御装置
に関するものであり、特に、決定した許容速度を超えな
いように可動部の速度を制御する制御装置、たとえば、
数値制御装置，ロボット制御装置，シーケンサや、エレ
ベータ，ミシン，座標測定器，プロッタ，ベルトコンベ
ア，自動車，列車などの移動体や、航空機などの制御装
置に好適な許容速度決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の許容速度決定方法について
説明する。一般に、可動部の動作を制御する場合、高速
に動作するほど機械振動が大きくなる。そのため、機械
振動に対して許容可能な最大の速度（許容速度）を求
め、可動部の速度がその許容速度を超えないように制御
する。
説明する。一般に、可動部の動作を制御する場合、高速
に動作するほど機械振動が大きくなる。そのため、機械
振動に対して許容可能な最大の速度（許容速度）を求
め、可動部の速度がその許容速度を超えないように制御
する。
【０００３】従来の許容速度決定方法としては、たとえ
ば、特開平２−２１９１０７号公報の「数値制御装置」
に記載の方法がある。ここでは、たとえば、移動軌跡を
複数の目標点Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎを順次通る経路と
し、この経路上の任意の点ＰｋとＰｋ＋１を結ぶ区間ｋ
の線分データＸｋおよび最高速度指令値Ｆ０を入力した
場合に、区間ｋとその近傍の区間の線分データおよび最
高速度指令値Ｆ０に基づいて、区間ｋの曲率に応じて定
まる許容法線加速度以下の許容速度を求める。
ば、特開平２−２１９１０７号公報の「数値制御装置」
に記載の方法がある。ここでは、たとえば、移動軌跡を
複数の目標点Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎを順次通る経路と
し、この経路上の任意の点ＰｋとＰｋ＋１を結ぶ区間ｋ
の線分データＸｋおよび最高速度指令値Ｆ０を入力した
場合に、区間ｋとその近傍の区間の線分データおよび最
高速度指令値Ｆ０に基づいて、区間ｋの曲率に応じて定
まる許容法線加速度以下の許容速度を求める。
【０００４】また、従来の他の許容速度決定方法として
は、たとえば、特開平２−７２４１４号公報の「数値制
御における送り速度制御方法」に記載の方法がある。こ
こでは、隣接する２ブロック間の速度差に基づいて許容
速度を決定していた。すなわち、モータの最大トルクま
たは機械へのショックから決まる最大速度変化を予め求
めておき、別途設定されている最大切削速度で加工する
ものとし、コーナにおける軸毎の速度変化が最大速度変
化を超える場合に、超えない範囲で最大となるような送
り速度を求める。
は、たとえば、特開平２−７２４１４号公報の「数値制
御における送り速度制御方法」に記載の方法がある。こ
こでは、隣接する２ブロック間の速度差に基づいて許容
速度を決定していた。すなわち、モータの最大トルクま
たは機械へのショックから決まる最大速度変化を予め求
めておき、別途設定されている最大切削速度で加工する
ものとし、コーナにおける軸毎の速度変化が最大速度変
化を超える場合に、超えない範囲で最大となるような送
り速度を求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の許容速度決定方法においては以下に示す問題点が
あった。
従来の許容速度決定方法においては以下に示す問題点が
あった。
【０００６】たとえば、上記のように加速度や速度差を
その許容値以下に抑えることによって、間接的に機械振
動が低減される場合もあるが、近年のように移動時間を
より短縮して動作速度を高める場合には、上記従来の技
術では、機械振動の抑制が不十分であることがわかって
きた。
その許容値以下に抑えることによって、間接的に機械振
動が低減される場合もあるが、近年のように移動時間を
より短縮して動作速度を高める場合には、上記従来の技
術では、機械振動の抑制が不十分であることがわかって
きた。
【０００７】特開平２−２１９１０７号公報記載の方法
を例に挙げて説明する。たとえば、機械振動が必ず発生
しないようにするには加速度の許容値を十分に小さくす
る方法がある。しかしながら、このような方法では、た
とえば、加速度が上記許容値より大きいにもかかわらず
機械振動が発生しないような場合には、むだに速度を下
げることとなり、加工能率が下がってしまう、という問
題があった。
を例に挙げて説明する。たとえば、機械振動が必ず発生
しないようにするには加速度の許容値を十分に小さくす
る方法がある。しかしながら、このような方法では、た
とえば、加速度が上記許容値より大きいにもかかわらず
機械振動が発生しないような場合には、むだに速度を下
げることとなり、加工能率が下がってしまう、という問
題があった。
【０００８】現状の問題点を、図面を用いて具体的に説
明する。図１５，図１６，図１７，図１８，図１９は、
従来の問題点を説明するための図である。まず、図１５
に示すような指令経路と指令速度に従って動作する場合
について説明する。なお、図中のＰ０〜Ｐ２は指令経路
を構成する各線分の始終点であり、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の
順番に移動する。また、各線分に示されたＦは指令速度
（mm/min）を表している。
明する。図１５，図１６，図１７，図１８，図１９は、
従来の問題点を説明するための図である。まず、図１５
に示すような指令経路と指令速度に従って動作する場合
について説明する。なお、図中のＰ０〜Ｐ２は指令経路
を構成する各線分の始終点であり、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の
順番に移動する。また、各線分に示されたＦは指令速度
（mm/min）を表している。
【０００９】たとえば、指令速度で通過する場合、点Ｐ
１において発生する速度差は、 Ｘ軸：１０００×（ＣＯＳ（π／２）−ＣＯＳ（−π／
２））＝０ Ｙ軸：１０００×（ＳＩＮ（π／２）−ＳＩＮ（−π／
２））＝１０００√２ である。ここで、たとえば、Ｘ軸，Ｙ軸の許容速度差を
ともに３００√２とすると、点Ｐ１の許容速度は、 １０００×３００√２／１０００√２＝３００ となる。
１において発生する速度差は、 Ｘ軸：１０００×（ＣＯＳ（π／２）−ＣＯＳ（−π／
２））＝０ Ｙ軸：１０００×（ＳＩＮ（π／２）−ＳＩＮ（−π／
２））＝１０００√２ である。ここで、たとえば、Ｘ軸，Ｙ軸の許容速度差を
ともに３００√２とすると、点Ｐ１の許容速度は、 １０００×３００√２／１０００√２＝３００ となる。
【００１０】図１６では、点Ｐ１の近傍をこの速度３０
０で通過する場合に機械に発生する振動を示しており、
詳細には、Ｙ軸の加速度波形を示している。なお、Ｘ軸
の加速度は０なので省略する。また、機械の共振周波数
を２０Ｈｚとし、減衰比を０．１とする。この場合、発
生する機械振動は最大で０．７８ｍ／ｓ2となる。
０で通過する場合に機械に発生する振動を示しており、
詳細には、Ｙ軸の加速度波形を示している。なお、Ｘ軸
の加速度は０なので省略する。また、機械の共振周波数
を２０Ｈｚとし、減衰比を０．１とする。この場合、発
生する機械振動は最大で０．７８ｍ／ｓ2となる。
【００１１】つぎに、図１７に示すような指令経路と指
令速度に従って動作する場合について説明する。なお、
図中のＰ０〜Ｐ３は指令経路を構成する各線分の始終点
であり、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の順番に移動する。ま
た、図１７では点Ｐ１とＰ２は重なって見えるが、実際
は１０μｍだけ離れている（図１８参照）。
令速度に従って動作する場合について説明する。なお、
図中のＰ０〜Ｐ３は指令経路を構成する各線分の始終点
であり、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の順番に移動する。ま
た、図１７では点Ｐ１とＰ２は重なって見えるが、実際
は１０μｍだけ離れている（図１８参照）。
【００１２】たとえば、指令速度で通過する場合に点Ｐ
１において発生する速度差は、 Ｘ軸：１０００×（ＣＯＳ（π／２）−ＣＯＳ（０））
＝１０００×（√２／２−１） Ｙ軸：１０００×（ＳＩＮ（π／２）−ＳＩＮ（０））
＝１０００×（√２／２） となる。ここで、Ｘ軸，Ｙ軸の許容速度差をともに３０
０√２とすると、点Ｐ１の許容速度は、 １０００×ｍｉｎ（３００√２／（１０００（√２／２
−１）），３００√２／（１０００（√２／２）））＝
６００ となる。
１において発生する速度差は、 Ｘ軸：１０００×（ＣＯＳ（π／２）−ＣＯＳ（０））
＝１０００×（√２／２−１） Ｙ軸：１０００×（ＳＩＮ（π／２）−ＳＩＮ（０））
＝１０００×（√２／２） となる。ここで、Ｘ軸，Ｙ軸の許容速度差をともに３０
０√２とすると、点Ｐ１の許容速度は、 １０００×ｍｉｎ（３００√２／（１０００（√２／２
−１）），３００√２／（１０００（√２／２）））＝
６００ となる。
【００１３】図１９では、点Ｐ１の近傍をこの速度６０
０で通過する場合に機械に発生する振動を示しており、
詳細には、Ｙ軸の加速度波形を示している。なお、Ｘ軸
の加速度はＹ軸の加速度より小さいので省略する。この
場合、発生する機械振動は最大で１．２６ｍ／ｓ2とな
る。
０で通過する場合に機械に発生する振動を示しており、
詳細には、Ｙ軸の加速度波形を示している。なお、Ｘ軸
の加速度はＹ軸の加速度より小さいので省略する。この
場合、発生する機械振動は最大で１．２６ｍ／ｓ2とな
る。
【００１４】このように、従来技術によれば、図１５と
図１７のように、わずかに形状が異なっただけで、発生
する機械振動の大きさが大きく異なってしまい、正しく
機械振動を管理できていないことがわかる。具体的にい
うと、たとえば、機械振動を０．７８ｍ／ｓ2以下に制
限するような場合、許容速度差は、現状の約半分、すな
わち、１５０√２にする必要がある。しかしながら、こ
の設定では、図１５の指令経路に対して許容速度が１５
０（このときの振動は０．３９ｍ／ｓ2）となってしま
い、明らかに速度の下げすぎになる。すなわち、加工能
率が低下する。
図１７のように、わずかに形状が異なっただけで、発生
する機械振動の大きさが大きく異なってしまい、正しく
機械振動を管理できていないことがわかる。具体的にい
うと、たとえば、機械振動を０．７８ｍ／ｓ2以下に制
限するような場合、許容速度差は、現状の約半分、すな
わち、１５０√２にする必要がある。しかしながら、こ
の設定では、図１５の指令経路に対して許容速度が１５
０（このときの振動は０．３９ｍ／ｓ2）となってしま
い、明らかに速度の下げすぎになる。すなわち、加工能
率が低下する。
【００１５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、機械振動（許容速度）の正確な管理および処理能
率の向上を実現可能な許容速度決定方法および速度制御
装置を得ることを目的とする。
って、機械振動（許容速度）の正確な管理および処理能
率の向上を実現可能な許容速度決定方法および速度制御
装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかる許容速度決定方
法にあっては、指令経路に沿って可動部を移動させる場
合に、指令経路上の特定点もしくは特定領域における許
容速度を決定するために、たとえば、前記特定点もしく
は特定領域から特定時間が経過するまでの範囲、また
は、前記特定点もしくは特定領域から特定距離までの範
囲、の指令経路および指令速度を読み込む指令読み込み
ステップと、前記指令経路および指令速度に基づいて、
各時刻の速度指令を一旦生成する速度指令生成ステップ
と、前記各時刻の速度指令に含まれる、機械振動に対応
する周波数帯域の成分を計算する周波数成分計算ステッ
プと、前記周波数帯域の成分が予め規定された所定の基
準値以下となる許容速度を計算する許容速度計算ステッ
プと、を含むことを特徴とする。
目的を達成するために、本発明にかかる許容速度決定方
法にあっては、指令経路に沿って可動部を移動させる場
合に、指令経路上の特定点もしくは特定領域における許
容速度を決定するために、たとえば、前記特定点もしく
は特定領域から特定時間が経過するまでの範囲、また
は、前記特定点もしくは特定領域から特定距離までの範
囲、の指令経路および指令速度を読み込む指令読み込み
ステップと、前記指令経路および指令速度に基づいて、
各時刻の速度指令を一旦生成する速度指令生成ステップ
と、前記各時刻の速度指令に含まれる、機械振動に対応
する周波数帯域の成分を計算する周波数成分計算ステッ
プと、前記周波数帯域の成分が予め規定された所定の基
準値以下となる許容速度を計算する許容速度計算ステッ
プと、を含むことを特徴とする。
【００１７】つぎの発明にかかる許容速度決定方法にお
いて、前記機械振動に対応する周波数帯域の成分を計算
する場合は、前記各時刻の速度指令をフーリエ変換して
特定の周波数成分を抽出するか、前記各時刻の速度指令
をウェーブレット変換して特定の周波数成分を抽出する
か、前記各時刻の速度指令をラプラス変換して特定の周
波数成分を抽出するか、フィルタリング処理により特定
の周波数成分を抽出するか、または、前記各時刻の速度
指令と所定の時間波形との相関演算を行うことで特定の
周波数成分を抽出することを特徴とする。
いて、前記機械振動に対応する周波数帯域の成分を計算
する場合は、前記各時刻の速度指令をフーリエ変換して
特定の周波数成分を抽出するか、前記各時刻の速度指令
をウェーブレット変換して特定の周波数成分を抽出する
か、前記各時刻の速度指令をラプラス変換して特定の周
波数成分を抽出するか、フィルタリング処理により特定
の周波数成分を抽出するか、または、前記各時刻の速度
指令と所定の時間波形との相関演算を行うことで特定の
周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００１８】つぎの発明にかかる許容速度決定方法にお
いて、前記特定領域は、前記特定点間の領域、または当
該特定点間の領域をさらに細分化した小領域、とするこ
とを特徴とする。
いて、前記特定領域は、前記特定点間の領域、または当
該特定点間の領域をさらに細分化した小領域、とするこ
とを特徴とする。
【００１９】つぎの発明にかかる許容速度決定方法にお
いて、前記所定の基準値は、軸毎に設けるか、または全
軸共通に設けることを特徴とする。
いて、前記所定の基準値は、軸毎に設けるか、または全
軸共通に設けることを特徴とする。
【００２０】つぎの発明にかかる許容速度決定方法にあ
っては、前記機械振動に対応する周波数帯域の成分がそ
の許容値に十分近くなるまで、許容速度の計算値の変化
が十分小さくなるまで、または、繰り返し回数が十分多
くなるまで、前記指令読み込みステップと前記波形生成
ステップと前記周波数成分計算ステップと前記許容速度
計算ステップを繰り返し実行することを特徴とする。
っては、前記機械振動に対応する周波数帯域の成分がそ
の許容値に十分近くなるまで、許容速度の計算値の変化
が十分小さくなるまで、または、繰り返し回数が十分多
くなるまで、前記指令読み込みステップと前記波形生成
ステップと前記周波数成分計算ステップと前記許容速度
計算ステップを繰り返し実行することを特徴とする。
【００２１】つぎの発明にかかる許容速度決定方法にあ
っては、さらに、軌跡誤差、速度、加速度、加々速度、
速度差のなかから、少なくともいずれか１つの制約条件
を加えて、許容速度を決定することを特徴とする。
っては、さらに、軌跡誤差、速度、加速度、加々速度、
速度差のなかから、少なくともいずれか１つの制約条件
を加えて、許容速度を決定することを特徴とする。
【００２２】つぎの発明にかかる許容速度決定方法にあ
っては、前記所定の移動時間を機械振動周期の１／４以
上とし、前記所定の移動距離を機械振動周期と指令送り
速度との積の１／４以上とすることを特徴とする。
っては、前記所定の移動時間を機械振動周期の１／４以
上とし、前記所定の移動距離を機械振動周期と指令送り
速度との積の１／４以上とすることを特徴とする。
【００２３】つぎの発明にかかる速度制御装置にあって
は、指令経路上の特定点もしくは特定領域における許容
速度に基づいて可動部を制御する構成とし、たとえば、
前記特定点もしくは特定領域から特定時間が経過するま
での範囲、または、前記特定点もしくは特定領域から特
定距離までの範囲、の指令経路および指令速度を読み込
む機能と、前記指令経路および指令速度に基づいて、各
時刻の速度指令を一旦生成する機能と、前記各時刻の速
度指令に含まれる、機械振動に対応する周波数帯域の成
分を計算する機能と、前記周波数帯域の成分が予め規定
された所定の基準値以下となる許容速度を計算する機能
と、を有する許容速度決定手段、を備えることを特徴と
する。
は、指令経路上の特定点もしくは特定領域における許容
速度に基づいて可動部を制御する構成とし、たとえば、
前記特定点もしくは特定領域から特定時間が経過するま
での範囲、または、前記特定点もしくは特定領域から特
定距離までの範囲、の指令経路および指令速度を読み込
む機能と、前記指令経路および指令速度に基づいて、各
時刻の速度指令を一旦生成する機能と、前記各時刻の速
度指令に含まれる、機械振動に対応する周波数帯域の成
分を計算する機能と、前記周波数帯域の成分が予め規定
された所定の基準値以下となる許容速度を計算する機能
と、を有する許容速度決定手段、を備えることを特徴と
する。
【００２４】つぎの発明にかかる速度制御装置におい
て、前記許容速度決定手段は、前記機械振動に対応する
周波数帯域の成分を計算する場合、前記各時刻の速度指
令をフーリエ変換して特定の周波数成分を抽出するか、
前記各時刻の速度指令をウェーブレット変換して特定の
周波数成分を抽出するか、前記各時刻の速度指令をラプ
ラス変換して特定の周波数成分を抽出するか、フィルタ
リング処理により特定の周波数成分を抽出するか、また
は、前記各時刻の速度指令と所定の時間波形との相関演
算を行うことで特定の周波数成分を抽出することを特徴
とする。
て、前記許容速度決定手段は、前記機械振動に対応する
周波数帯域の成分を計算する場合、前記各時刻の速度指
令をフーリエ変換して特定の周波数成分を抽出するか、
前記各時刻の速度指令をウェーブレット変換して特定の
周波数成分を抽出するか、前記各時刻の速度指令をラプ
ラス変換して特定の周波数成分を抽出するか、フィルタ
リング処理により特定の周波数成分を抽出するか、また
は、前記各時刻の速度指令と所定の時間波形との相関演
算を行うことで特定の周波数成分を抽出することを特徴
とする。
【００２５】つぎの発明にかかる速度制御装置におい
て、前記特定領域は、前記特定点間の領域、または当該
特定点間の領域をさらに細分化した小領域、とすること
を特徴とする。
て、前記特定領域は、前記特定点間の領域、または当該
特定点間の領域をさらに細分化した小領域、とすること
を特徴とする。
【００２６】つぎの発明にかかる速度制御装置におい
て、前記所定の基準値は、軸毎に設けるか、または全軸
共通に設けることを特徴とする。
て、前記所定の基準値は、軸毎に設けるか、または全軸
共通に設けることを特徴とする。
【００２７】つぎの発明にかかる速度制御装置におい
て、前記許容速度決定手段は、前記機械振動に対応する
周波数帯域の成分がその許容値に十分近くなるまで、許
容速度の計算値の変化が十分小さくなるまで、または、
繰り返し回数が十分多くなるまで、前記指令読み込み処
理と前記各時刻の速度指令の生成処理と前記周波数帯域
の成分を計算する処理と前記許容速度を計算する処理を
繰り返し実行することを特徴とする。
て、前記許容速度決定手段は、前記機械振動に対応する
周波数帯域の成分がその許容値に十分近くなるまで、許
容速度の計算値の変化が十分小さくなるまで、または、
繰り返し回数が十分多くなるまで、前記指令読み込み処
理と前記各時刻の速度指令の生成処理と前記周波数帯域
の成分を計算する処理と前記許容速度を計算する処理を
繰り返し実行することを特徴とする。
【００２８】つぎの発明にかかる速度制御装置におい
て、前記許容速度決定手段は、さらに、軌跡誤差、速
度、加速度、加々速度、速度差のなかから、少なくとも
いずれか１つの制約条件を加えて、許容速度を決定する
ことを特徴とする。
て、前記許容速度決定手段は、さらに、軌跡誤差、速
度、加速度、加々速度、速度差のなかから、少なくとも
いずれか１つの制約条件を加えて、許容速度を決定する
ことを特徴とする。
【００２９】つぎの発明にかかる速度制御装置にあって
は、前記所定の移動時間を機械振動周期の１／４以上と
し、前記所定の移動距離を機械振動周期と指令送り速度
との積の１／４以上とすることを特徴とする。
は、前記所定の移動時間を機械振動周期の１／４以上と
し、前記所定の移動距離を機械振動周期と指令送り速度
との積の１／４以上とすることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる許容速度
決定方法および速度制御装置の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの
発明が限定されるものではない。
決定方法および速度制御装置の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの
発明が限定されるものではない。
【００３１】実施の形態１．図１は、本発明にかかる速
度制御装置の構成を示す図である。図１において、１は
許容速度決定部であり、２は速度制御部であり、３は可
動部（制御対象）であり、速度制御装置は、許容速度決
定部１と速度制御部２で構成される。許容速度決定部１
では、後述する許容速度決定方法に従って許容速度を決
定する。ここでは、指令経路と指令速度に基づいて許容
速度を決定する。速度制御部２では、指令経路に沿って
可動部（制御対象）３の速度を制御する。このとき、制
御対象の速度が指令速度，許容速度を超えないように制
御する。
度制御装置の構成を示す図である。図１において、１は
許容速度決定部であり、２は速度制御部であり、３は可
動部（制御対象）であり、速度制御装置は、許容速度決
定部１と速度制御部２で構成される。許容速度決定部１
では、後述する許容速度決定方法に従って許容速度を決
定する。ここでは、指令経路と指令速度に基づいて許容
速度を決定する。速度制御部２では、指令経路に沿って
可動部（制御対象）３の速度を制御する。このとき、制
御対象の速度が指令速度，許容速度を超えないように制
御する。
【００３２】以下、本実施の形態１の許容速度決定方法
について説明する。図２は、本発明にかかる速度制御装
置の許容速度決定部１にて実現される実施の形態１の許
容速度決定方法を示すフローチャートである。ここで
は、実施の形態１の許容速度決定方法を、図１５，図１
７の例を再度用いて具体的に説明する。
について説明する。図２は、本発明にかかる速度制御装
置の許容速度決定部１にて実現される実施の形態１の許
容速度決定方法を示すフローチャートである。ここで
は、実施の形態１の許容速度決定方法を、図１５，図１
７の例を再度用いて具体的に説明する。
【００３３】まず、図１５に示すような指令経路と指令
速度に従って動作する場合について説明する。ここで
は、たとえば、点Ｐ１の許容速度を決定する。速度制御
装置の許容速度決定部１では、指令経路および指令速度
を読み込む（ステップＳ１）。なお、点Ｐ１を含む所定
の時間または距離の範囲内の、指令経路および指令速度
を読み込む。
速度に従って動作する場合について説明する。ここで
は、たとえば、点Ｐ１の許容速度を決定する。速度制御
装置の許容速度決定部１では、指令経路および指令速度
を読み込む（ステップＳ１）。なお、点Ｐ１を含む所定
の時間または距離の範囲内の、指令経路および指令速度
を読み込む。
【００３４】図３は、たとえば、距離Ｌの範囲内の指令
経路および指令速度を読み込む場合の一例を示す図であ
る。この場合には、点Ｐ１に対する指令経路に沿って、
進行方向と逆方向におけるそれぞれ距離Ｌの範囲（図中
の指令経路に沿ってＡ〜Ｐ１の範囲，Ｐ１〜Ｂの範囲）
で、指令経路および指令速度を読み込む。
経路および指令速度を読み込む場合の一例を示す図であ
る。この場合には、点Ｐ１に対する指令経路に沿って、
進行方向と逆方向におけるそれぞれ距離Ｌの範囲（図中
の指令経路に沿ってＡ〜Ｐ１の範囲，Ｐ１〜Ｂの範囲）
で、指令経路および指令速度を読み込む。
【００３５】ただし、指令経路および指令速度を読み込
む範囲については、所定時間の範囲で定めてもよいし、
また、時間と距離の両方を用いて定めてもよい。たとえ
ば、点Ｐ１からの時間（所要時間）は、点Ｐ１からの指
令経路に沿った距離をｄとすると、「時間＝ｄ／指令速
度」で求めることができる。一般に、指令経路および指
令速度は動作プログラムに定義されている場合が多いの
で、その場合には、点Ｐ１より前（過去）の指令経路と
指令速度を記憶しておくとともに、点Ｐ１より後（未
来）の指令経路と指令速度を先読みすることになる。ま
た、上記所定の時間は、機械振動周波数の成分を精度よ
く抽出するため、少なくともその周期の１／４以上とす
ることが好ましい。また、上記所定の距離は、同様の理
由で、機械振動周波数と指令送り速度との積の１／４以
上とすることが好ましい。
む範囲については、所定時間の範囲で定めてもよいし、
また、時間と距離の両方を用いて定めてもよい。たとえ
ば、点Ｐ１からの時間（所要時間）は、点Ｐ１からの指
令経路に沿った距離をｄとすると、「時間＝ｄ／指令速
度」で求めることができる。一般に、指令経路および指
令速度は動作プログラムに定義されている場合が多いの
で、その場合には、点Ｐ１より前（過去）の指令経路と
指令速度を記憶しておくとともに、点Ｐ１より後（未
来）の指令経路と指令速度を先読みすることになる。ま
た、上記所定の時間は、機械振動周波数の成分を精度よ
く抽出するため、少なくともその周期の１／４以上とす
ることが好ましい。また、上記所定の距離は、同様の理
由で、機械振動周波数と指令送り速度との積の１／４以
上とすることが好ましい。
【００３６】指令経路および指令速度を読み込んだ後、
許容速度決定部１では、各指令に基づいて計算される許
容速度から各時刻の速度指令（速度指令波形）を生成す
る（ステップＳ２）。図４は、たとえば、前述の図３の
場合における各軸の速度指令波形を示す図である。図中
ＶｘはＸ軸の速度指令波形を表し、ＶｙはＹ軸の速度指
令波形を表す。各ブロックにおける各軸の速度の値は、
線分のＸ軸に対してなす角度をθとし、指令速度をＦと
すると、下記（１）（２）式のように表すことができ
る。この演算処理をステップＳ１にて決定した全範囲に
対して行う。 Ｖｘ＝Ｆ×ｃｏｓθ …（１） Ｖｙ＝Ｆ×ｓｉｎθ …（２）
許容速度決定部１では、各指令に基づいて計算される許
容速度から各時刻の速度指令（速度指令波形）を生成す
る（ステップＳ２）。図４は、たとえば、前述の図３の
場合における各軸の速度指令波形を示す図である。図中
ＶｘはＸ軸の速度指令波形を表し、ＶｙはＹ軸の速度指
令波形を表す。各ブロックにおける各軸の速度の値は、
線分のＸ軸に対してなす角度をθとし、指令速度をＦと
すると、下記（１）（２）式のように表すことができ
る。この演算処理をステップＳ１にて決定した全範囲に
対して行う。 Ｖｘ＝Ｆ×ｃｏｓθ …（１） Ｖｙ＝Ｆ×ｓｉｎθ …（２）
【００３７】各軸の速度指令波形を生成後、許容速度決
定部１では、機械振動に対応する周波数成分を求める
（ステップＳ３）。たとえば、ここでは、ステップＳ２
にて求めた速度指令波形Ｖｙに対してＦＦＴ演算（離散
フーリエ演算）を施し、そのスペクトルを求める。図５
は、速度指令波形Ｖｙに対応したスペクトルを示す図で
ある。この場合、機械振動に対応する周波数成分（図中
の○印）の大きさＧは、６．９３となった。
定部１では、機械振動に対応する周波数成分を求める
（ステップＳ３）。たとえば、ここでは、ステップＳ２
にて求めた速度指令波形Ｖｙに対してＦＦＴ演算（離散
フーリエ演算）を施し、そのスペクトルを求める。図５
は、速度指令波形Ｖｙに対応したスペクトルを示す図で
ある。この場合、機械振動に対応する周波数成分（図中
の○印）の大きさＧは、６．９３となった。
【００３８】機械振動に対応する周波数成分を求めた
後、許容速度決定部１では、上記周波数成分の大きさＧ
とその基準値Ｖｍａｘ（ここでは２．０７９とする）と
を用いて、以下の（３）式で許容速度を求める（ステッ
プＳ４）。 許容速度 ＝指令速度×Ｖｍａｘ／Ｇ ＝１０００×２．０７９／６．９３＝３００ …（３）
後、許容速度決定部１では、上記周波数成分の大きさＧ
とその基準値Ｖｍａｘ（ここでは２．０７９とする）と
を用いて、以下の（３）式で許容速度を求める（ステッ
プＳ４）。 許容速度 ＝指令速度×Ｖｍａｘ／Ｇ ＝１０００×２．０７９／６．９３＝３００ …（３）
【００３９】図６は、点Ｐ１の近傍を上記速度３００で
通過する場合に機械に発生する振動を示す図である。こ
こでは、特に、Ｙ軸の加速度波形を示している。図示の
とおり、発生する機械振動は最大で０．７８ｍ／ｓ2と
なる。
通過する場合に機械に発生する振動を示す図である。こ
こでは、特に、Ｙ軸の加速度波形を示している。図示の
とおり、発生する機械振動は最大で０．７８ｍ／ｓ2と
なる。
【００４０】つぎに、図１７に示すような指令経路と指
令速度に従って動作する場合について説明する。この場
合も、上記同様、速度制御装置が指令経路および指令速
度を読み込む（ステップＳ１）。図７は、たとえば、距
離Ｌの範囲内の指令経路および指令速度を読み込む場合
の一例を示す図である。この場合には、点Ｐ１に対する
指令経路に沿って、進行方向と逆方向におけるそれぞれ
距離Ｌの範囲（図中の指令経路に沿ってＡ〜Ｐ１の範
囲，Ｐ１〜Ｂの範囲）で、指令経路および指令速度を読
み込む。そして、各指令に基づいて速度指令波形を生成
する（ステップＳ２）。図８は、ステップＳ２にて求め
た各軸の速度指令波形を示す図である。
令速度に従って動作する場合について説明する。この場
合も、上記同様、速度制御装置が指令経路および指令速
度を読み込む（ステップＳ１）。図７は、たとえば、距
離Ｌの範囲内の指令経路および指令速度を読み込む場合
の一例を示す図である。この場合には、点Ｐ１に対する
指令経路に沿って、進行方向と逆方向におけるそれぞれ
距離Ｌの範囲（図中の指令経路に沿ってＡ〜Ｐ１の範
囲，Ｐ１〜Ｂの範囲）で、指令経路および指令速度を読
み込む。そして、各指令に基づいて速度指令波形を生成
する（ステップＳ２）。図８は、ステップＳ２にて求め
た各軸の速度指令波形を示す図である。
【００４１】各軸の速度指令波形を生成後、速度制御装
置では、機械振動に対応する周波数成分を求める（ステ
ップＳ３）。上記同様、速度指令波形Ｖｙに対してＦＦ
Ｔ演算（離散フーリエ演算）を施し、そのスペクトルを
求める。図９は、速度指令波形Ｖｙに対応したスペクト
ルを示す図である。この場合、機械振動に対応する周波
数成分（図中の○印）の大きさＧは、６．８８となっ
た。
置では、機械振動に対応する周波数成分を求める（ステ
ップＳ３）。上記同様、速度指令波形Ｖｙに対してＦＦ
Ｔ演算（離散フーリエ演算）を施し、そのスペクトルを
求める。図９は、速度指令波形Ｖｙに対応したスペクト
ルを示す図である。この場合、機械振動に対応する周波
数成分（図中の○印）の大きさＧは、６．８８となっ
た。
【００４２】機械振動に対応する周波数成分を求めた
後、速度制御装置では、上記周波数成分の大きさＧとそ
の基準値Ｖｍａｘ（ここでは２．０７９とする）とを用
いて、以下の（４）式で許容速度を求める（ステップＳ
４）。 許容速度＝指令速度×Ｖｍａｘ／Ｇ ＝１０００×２．０７９／６．８８＝３０２ …（４）
後、速度制御装置では、上記周波数成分の大きさＧとそ
の基準値Ｖｍａｘ（ここでは２．０７９とする）とを用
いて、以下の（４）式で許容速度を求める（ステップＳ
４）。 許容速度＝指令速度×Ｖｍａｘ／Ｇ ＝１０００×２．０７９／６．８８＝３０２ …（４）
【００４３】図１０は、点Ｐ１の近傍を上記速度３０２
で通過する場合に機械に発生する振動を示す図である。
ここでは、特に、Ｙ軸の加速度波形を示している。図示
のとおり、発生する機械振動は最大で０．６９ｍ／ｓ2
となる。
で通過する場合に機械に発生する振動を示す図である。
ここでは、特に、Ｙ軸の加速度波形を示している。図示
のとおり、発生する機械振動は最大で０．６９ｍ／ｓ2
となる。
【００４４】このように、本実施の形態においては、機
械振動に対応する周波数成分に基づいて許容速度を求め
るので、高精度に機械振動を管理することができ、これ
により、ショックのない滑らかな動作を実現できる。ま
た、従来技術と比較して、必要以上に減速することがな
く動作時間をより短くできる。
械振動に対応する周波数成分に基づいて許容速度を求め
るので、高精度に機械振動を管理することができ、これ
により、ショックのない滑らかな動作を実現できる。ま
た、従来技術と比較して、必要以上に減速することがな
く動作時間をより短くできる。
【００４５】なお、上記ステップＳ２では、許容速度を
求める点の近傍の指令速度を、一定の指令速度Ｆとして
各軸の速度指令波形を生成したが、その他に、ブロック
の途中で加減速が生じる場合にはその加減速も考慮して
各軸の速度指令波形を生成してもよい。これにより、そ
の後の計算精度が向上する。また、各軸の速度指令波形
から、サーボ系の応答特性を用いて機械の各軸の速度波
形を推定することとしてもよい。これにより、その後の
計算精度がさらに向上する。
求める点の近傍の指令速度を、一定の指令速度Ｆとして
各軸の速度指令波形を生成したが、その他に、ブロック
の途中で加減速が生じる場合にはその加減速も考慮して
各軸の速度指令波形を生成してもよい。これにより、そ
の後の計算精度が向上する。また、各軸の速度指令波形
から、サーボ系の応答特性を用いて機械の各軸の速度波
形を推定することとしてもよい。これにより、その後の
計算精度がさらに向上する。
【００４６】また、ステップＳ２では、指令速度波形を
生成するが、速度指令ではなく、位置，加速度，加々速
度を計算し、その周波数成分を求めることとしてもよ
い。なお、位置は速度指令を積分することで、加速度お
よび加々速度は速度を１回または２回微分することで、
それぞれ容易に得ることができる。
生成するが、速度指令ではなく、位置，加速度，加々速
度を計算し、その周波数成分を求めることとしてもよ
い。なお、位置は速度指令を積分することで、加速度お
よび加々速度は速度を１回または２回微分することで、
それぞれ容易に得ることができる。
【００４７】また、ステップＳ３では、ＦＦＴ演算を用
いたが、ウェーブレット変換，ラプラス変換，ハイパス
／ローパス／バンドパスフィルタによる演算，所定の時
間波形との相関係数演算を用いてもよく、さらに、それ
らの演算結果に対して連続時間領域の計算法または離散
時間領域の計算法を適用してもよい。
いたが、ウェーブレット変換，ラプラス変換，ハイパス
／ローパス／バンドパスフィルタによる演算，所定の時
間波形との相関係数演算を用いてもよく、さらに、それ
らの演算結果に対して連続時間領域の計算法または離散
時間領域の計算法を適用してもよい。
【００４８】また、ステップＳ３では、１つの周波数成
分に着目したが、たとえば、複数の機械振動モードがあ
る場合，機械振動数が変化する場合，機械振動数が未知
の場合などは、複数の周波数成分に着目し、それらの最
大値，平均値または重み付け平均値などを用いて許容速
度を求めることとしてもよい。
分に着目したが、たとえば、複数の機械振動モードがあ
る場合，機械振動数が変化する場合，機械振動数が未知
の場合などは、複数の周波数成分に着目し、それらの最
大値，平均値または重み付け平均値などを用いて許容速
度を求めることとしてもよい。
【００４９】また、ステップＳ４では、基準値Ｖｍａｘ
を各軸毎に設けてもよいし、全軸共通に設けてもよい。
各軸毎に設ける場合には、各軸の周波数成分をＧｊと
し、基準値をＶｍａｘｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ（ｎは軸
数））とし、以下の（５）式を用いて許容速度を計算す
る。 許容速度 ＝ｍｉｎ（Ｖｍａｘ１／Ｇ１，Ｖｍａｘ２／Ｇ２，…，Ｖｍａｘｎ/Ｇｎ） …（５） 機械の振動特性が各軸で異なる場合には、基準値を各軸
に設けることでより精密な振動制御が可能となる。一
方、全軸共通に設ける場合には、基準値をＶｍａｘと
し、以下の（６）または（７）式を用いて許容速度を計
算する。 許容速度 ＝ｍｉｎ（Ｖｍａｘ／Ｇ１，Ｖｍａｘ／Ｇ２，…，Ｖｍａｘ／Ｇｎ） …（６） 許容速度＝Ｖｍａｘ／√（Ｇ１2＋Ｇ２2＋…＋Ｇｎ2） …（７） 機械の振動特性の軸毎の差が小さい場合には、基準値を
共通とすることでパラメータ設定や調整の手間を減らす
ことができる。
を各軸毎に設けてもよいし、全軸共通に設けてもよい。
各軸毎に設ける場合には、各軸の周波数成分をＧｊと
し、基準値をＶｍａｘｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ（ｎは軸
数））とし、以下の（５）式を用いて許容速度を計算す
る。 許容速度 ＝ｍｉｎ（Ｖｍａｘ１／Ｇ１，Ｖｍａｘ２／Ｇ２，…，Ｖｍａｘｎ/Ｇｎ） …（５） 機械の振動特性が各軸で異なる場合には、基準値を各軸
に設けることでより精密な振動制御が可能となる。一
方、全軸共通に設ける場合には、基準値をＶｍａｘと
し、以下の（６）または（７）式を用いて許容速度を計
算する。 許容速度 ＝ｍｉｎ（Ｖｍａｘ／Ｇ１，Ｖｍａｘ／Ｇ２，…，Ｖｍａｘ／Ｇｎ） …（６） 許容速度＝Ｖｍａｘ／√（Ｇ１2＋Ｇ２2＋…＋Ｇｎ2） …（７） 機械の振動特性の軸毎の差が小さい場合には、基準値を
共通とすることでパラメータ設定や調整の手間を減らす
ことができる。
【００５０】また、本実施の形態では、ステップＳ１，
ステップＳ２，ステップＳ４において指令速度の情報を
用いたが、指令速度を用いずに計算することもできる。
たとえば、指令速度の変わりに、各軸の駆動可能な最大
の速度，または単位速度を用いてもよい。
ステップＳ２，ステップＳ４において指令速度の情報を
用いたが、指令速度を用いずに計算することもできる。
たとえば、指令速度の変わりに、各軸の駆動可能な最大
の速度，または単位速度を用いてもよい。
【００５１】また、本実施の形態では、あるブロックの
終点における許容速度を求めたが、たとえば、図１１に
示すように、ブロックをさらに再分割した小領域（Ｚ
０，Ｚ１，…，Ｚｋ，…）の始終点の許容速度を求める
ことも可能である。これにより、スプライン曲線やＮＵ
ＲＢＳ曲線など、ブロックの途中で曲率が変化する場合
であっても、より正確な機械振動の制御が可能となる。
終点における許容速度を求めたが、たとえば、図１１に
示すように、ブロックをさらに再分割した小領域（Ｚ
０，Ｚ１，…，Ｚｋ，…）の始終点の許容速度を求める
ことも可能である。これにより、スプライン曲線やＮＵ
ＲＢＳ曲線など、ブロックの途中で曲率が変化する場合
であっても、より正確な機械振動の制御が可能となる。
【００５２】また、本実施の形態では、点の許容速度を
求めたが、ブロック全体または前述の小領域全体の許容
速度を求めることも可能である。この場合には、ステッ
プＳ１において、ブロック全体または小領域全体の前後
に、所定の距離または時間の範囲内の指令経路，指令速
度を読み込む。
求めたが、ブロック全体または前述の小領域全体の許容
速度を求めることも可能である。この場合には、ステッ
プＳ１において、ブロック全体または小領域全体の前後
に、所定の距離または時間の範囲内の指令経路，指令速
度を読み込む。
【００５３】実施の形態２．実施の形態１では、ステッ
プＳ４にて許容速度を周波数成分Ｇの逆数に比例するよ
うに求めたが、許容速度と周波数成分は周囲の形状に依
存するため、必ずしもに反比例の関係にない場合があ
る。したがって、実施の形態２では、許容速度をより高
精度に求めるために、繰り返し計算を行う。なお、本実
施の形態の速度制御装置は、先に説明した実施の形態１
の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明
を省略する。
プＳ４にて許容速度を周波数成分Ｇの逆数に比例するよ
うに求めたが、許容速度と周波数成分は周囲の形状に依
存するため、必ずしもに反比例の関係にない場合があ
る。したがって、実施の形態２では、許容速度をより高
精度に求めるために、繰り返し計算を行う。なお、本実
施の形態の速度制御装置は、先に説明した実施の形態１
の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明
を省略する。
【００５４】以下、本実施の形態２の許容速度決定方法
について説明する。図１２は、本発明にかかる速度制御
装置の許容速度決定部１にて実現される実施の形態２の
許容速度決定方法を示すフローチャートである。なお、
図中ステップＳ１〜Ｓ３の処理については、図２と同じ
である。
について説明する。図１２は、本発明にかかる速度制御
装置の許容速度決定部１にて実現される実施の形態２の
許容速度決定方法を示すフローチャートである。なお、
図中ステップＳ１〜Ｓ３の処理については、図２と同じ
である。
【００５５】ステップＳ３にて機械振動に対応する周波
数成分を求めた後、許容速度決定部１では、繰り返し計
算を終了して良いかどうかを判断する（ステップＳ
５）。たとえば、周波数成分がその基準値に一致する場
合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、許容速度決定部１では、
処理を終了する。一方、終了不可の場合（ステップＳ
５，Ｎｏ）には、実施の形態１のステップＳ４と同様の
手順で許容速度を計算する（ステップＳ４）。
数成分を求めた後、許容速度決定部１では、繰り返し計
算を終了して良いかどうかを判断する（ステップＳ
５）。たとえば、周波数成分がその基準値に一致する場
合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、許容速度決定部１では、
処理を終了する。一方、終了不可の場合（ステップＳ
５，Ｎｏ）には、実施の形態１のステップＳ４と同様の
手順で許容速度を計算する（ステップＳ４）。
【００５６】つぎに、第２回目の処理として、再度ステ
ップＳ１〜Ｓ３の処理を行う。ここでは、ステップＳ４
にて求めた許容速度を考慮してステップＳ１〜Ｓ３の処
理を行うので、第１回目の処理とは異なった計算結果が
得られる。
ップＳ１〜Ｓ３の処理を行う。ここでは、ステップＳ４
にて求めた許容速度を考慮してステップＳ１〜Ｓ３の処
理を行うので、第１回目の処理とは異なった計算結果が
得られる。
【００５７】許容速度決定部１では、許容速度を計算す
る点からの時間を「時間＝距離／ｍｉｎ（指令速度，許
容速度）」で演算し、この時間範囲内の指令経路と指令
速度および許容速度を読み込む（ステップＳ１）。
る点からの時間を「時間＝距離／ｍｉｎ（指令速度，許
容速度）」で演算し、この時間範囲内の指令経路と指令
速度および許容速度を読み込む（ステップＳ１）。
【００５８】指令経路と指令速度および許容速度を読み
込んだ後、許容速度決定部１では、実施の形態１と同様
に、各時刻の速度指令を生成し（ステップＳ２）、さら
に、機械振動に対応する周波数成分Ｇを求める（ステッ
プＳ３）。なお、ステップＳ２では、指令速度と許容速
度のいずれか小さい方を用いて仮の速度指令波形を生成
する。
込んだ後、許容速度決定部１では、実施の形態１と同様
に、各時刻の速度指令を生成し（ステップＳ２）、さら
に、機械振動に対応する周波数成分Ｇを求める（ステッ
プＳ３）。なお、ステップＳ２では、指令速度と許容速
度のいずれか小さい方を用いて仮の速度指令波形を生成
する。
【００５９】その後、許容速度決定部１では、周波数成
分がその許容値に十分近い場合、許容速度の計算値の変
化が十分小さい場合、または繰り返し回数ｋが十分多い
場合（ステップＳ５）、処理を終了する。具体的には以
下の条件式（８）〜（１２）を用いる。 ｜Ｇ―Ｖｍａｘ｜＜ε１ …（８） ｜Ｇ／Ｖｍａｘ−１｜＜ε２ …（９） ｜Ｆａ（ｋ）−Ｆａ（ｋ−１）｜＜ε３ …（１０） ｜Ｆａ（ｋ）／Ｆａ（ｋ−１）−１｜＜ε４ …（１１） 繰り返し回数＞最大繰り返し回数 …（１２） なお、ε１は最大周波数成分誤差量を表し、ε２は最大
周波数成分変化比率を表し、ε３は最大許容速度誤差量
を表し、ε４は最大許容速度変化比率を表し、Ｆａ
（ｋ）はｋ回目に求めた許容速度を表す。
分がその許容値に十分近い場合、許容速度の計算値の変
化が十分小さい場合、または繰り返し回数ｋが十分多い
場合（ステップＳ５）、処理を終了する。具体的には以
下の条件式（８）〜（１２）を用いる。 ｜Ｇ―Ｖｍａｘ｜＜ε１ …（８） ｜Ｇ／Ｖｍａｘ−１｜＜ε２ …（９） ｜Ｆａ（ｋ）−Ｆａ（ｋ−１）｜＜ε３ …（１０） ｜Ｆａ（ｋ）／Ｆａ（ｋ−１）−１｜＜ε４ …（１１） 繰り返し回数＞最大繰り返し回数 …（１２） なお、ε１は最大周波数成分誤差量を表し、ε２は最大
周波数成分変化比率を表し、ε３は最大許容速度誤差量
を表し、ε４は最大許容速度変化比率を表し、Ｆａ
（ｋ）はｋ回目に求めた許容速度を表す。
【００６０】このように、本実施の形態では、繰り返し
処理により、許容速度をさらに高精度に求めることがで
きるため、より正確な機械振動制御および加工時間の短
縮が可能となる。
処理により、許容速度をさらに高精度に求めることがで
きるため、より正確な機械振動制御および加工時間の短
縮が可能となる。
【００６１】実施の形態３．実施の形態１および２で
は、機械振動に着目した許容速度計算方法（ステップＳ
４）を用いて機械振動を正確に管理しているが、実施の
形態３では、さらに軌跡誤差，速度，加速度，加々速
度，速度差などの別の特徴量がそれぞれの許容値を超え
ないようにする。なお、本実施の形態の速度制御装置
は、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるた
め、同一の符号を付してその説明を省略する。また、前
述した許容速度決定方法におけるステップＳ４以外の処
理については、実施の形態１および２と同様である。
は、機械振動に着目した許容速度計算方法（ステップＳ
４）を用いて機械振動を正確に管理しているが、実施の
形態３では、さらに軌跡誤差，速度，加速度，加々速
度，速度差などの別の特徴量がそれぞれの許容値を超え
ないようにする。なお、本実施の形態の速度制御装置
は、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるた
め、同一の符号を付してその説明を省略する。また、前
述した許容速度決定方法におけるステップＳ４以外の処
理については、実施の形態１および２と同様である。
【００６２】以下、本実施の形態３の許容速度決定方法
について説明する。図１３は、本発明にかかる速度制御
装置の許容速度決定部１にて実現される実施の形態３の
許容速度決定方法を示すフローチャートである。
について説明する。図１３は、本発明にかかる速度制御
装置の許容速度決定部１にて実現される実施の形態３の
許容速度決定方法を示すフローチャートである。
【００６３】ここでは、前述のステップＳ４において、
上記機械振動に着目した許容速度計算方法（ステップＳ
１００）と、機械振動とは別の特徴量に基づいた許容速
度計算方法（ステップＳ１０１）と、を併用する。な
お、ステップＳ１０１では、たとえば、従来技術に記載
の既知の方法を用いる。そして、ステップＳ１００とス
テップＳ１０１にて求めた許容速度をそれぞれＦａ１，
Ｆａ２とした場合、許容速度決定部１では、両者の小さ
い方を最終的に許容速度として採用する（ステップＳ２
００）。なお、ステップＳ１００とステップＳ１０１の
順番を入れ替えてもよい。また、図１４のように、ｎ個
の許容速度計算方法を併用することとしてもよい（ステ
ップＳ１００，Ｓ１０１，…，Ｓ１０９，Ｓ２０１）。
この場合も第１〜第ｎの許容速度計算方法の順番を入れ
替えてもよい。
上記機械振動に着目した許容速度計算方法（ステップＳ
１００）と、機械振動とは別の特徴量に基づいた許容速
度計算方法（ステップＳ１０１）と、を併用する。な
お、ステップＳ１０１では、たとえば、従来技術に記載
の既知の方法を用いる。そして、ステップＳ１００とス
テップＳ１０１にて求めた許容速度をそれぞれＦａ１，
Ｆａ２とした場合、許容速度決定部１では、両者の小さ
い方を最終的に許容速度として採用する（ステップＳ２
００）。なお、ステップＳ１００とステップＳ１０１の
順番を入れ替えてもよい。また、図１４のように、ｎ個
の許容速度計算方法を併用することとしてもよい（ステ
ップＳ１００，Ｓ１０１，…，Ｓ１０９，Ｓ２０１）。
この場合も第１〜第ｎの許容速度計算方法の順番を入れ
替えてもよい。
【００６４】このように、本実施の形態では、機械振動
だけでなく、軌跡誤差，速度，加速度，加々速度，速度
差などの特徴量も管理することができる。
だけでなく、軌跡誤差，速度，加速度，加々速度，速度
差などの特徴量も管理することができる。
【００６５】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、機械振動に対応する周波数成分に基づいて許容速度
を求めるので、高精度に機械振動を管理することがで
き、これにより、ショックのない滑らかな動作を実現で
きる、という効果を奏する。また、従来技術と比較し
て、必要以上に減速することがなく動作時間をより短く
できるため、処理効率を向上させることができる、とい
う効果を奏する。
ば、機械振動に対応する周波数成分に基づいて許容速度
を求めるので、高精度に機械振動を管理することがで
き、これにより、ショックのない滑らかな動作を実現で
きる、という効果を奏する。また、従来技術と比較し
て、必要以上に減速することがなく動作時間をより短く
できるため、処理効率を向上させることができる、とい
う効果を奏する。
【００６６】つぎの発明によれば、いろいろな方法で特
定の周波数成分を抽出できるため、適応的に機械振動を
管理することができる、という効果を奏する。
定の周波数成分を抽出できるため、適応的に機械振動を
管理することができる、という効果を奏する。
【００６７】つぎの発明によれば、たとえば、スプライ
ン曲線やＮＵＲＢＳ曲線など、ブロックの途中で曲率が
変化する場合であっても、より正確に機械振動を制御で
きる、という効果を奏する。
ン曲線やＮＵＲＢＳ曲線など、ブロックの途中で曲率が
変化する場合であっても、より正確に機械振動を制御で
きる、という効果を奏する。
【００６８】つぎの発明によれば、たとえば、機械の振
動特性が各軸で異なる場合、基準値を各軸に設けること
としたため、より精密に振動を制御できる、という効果
を奏する。また、機械の振動特性の軸毎の差が小さい場
合には、基準値を共通にしたため、パラメータ設定や調
整の手間を減らすことができる、という効果を奏する。
動特性が各軸で異なる場合、基準値を各軸に設けること
としたため、より精密に振動を制御できる、という効果
を奏する。また、機械の振動特性の軸毎の差が小さい場
合には、基準値を共通にしたため、パラメータ設定や調
整の手間を減らすことができる、という効果を奏する。
【００６９】つぎの発明によれば、繰り返し処理によ
り、許容速度をさらに高精度に求めることができるた
め、より正確な機械振動制御および加工時間の短縮を実
現できる、という効果を奏する。
り、許容速度をさらに高精度に求めることができるた
め、より正確な機械振動制御および加工時間の短縮を実
現できる、という効果を奏する。
【００７０】つぎの発明によれば、機械振動だけでな
く、軌跡誤差，速度，加速度，加々速度，速度差などの
特徴量も管理することができる、という効果を奏する。
く、軌跡誤差，速度，加速度，加々速度，速度差などの
特徴量も管理することができる、という効果を奏する。
【００７１】つぎの発明によれば、機械振動周波数の成
分を精度よく抽出することができる、という効果を奏す
る。
分を精度よく抽出することができる、という効果を奏す
る。
【００７２】つぎの発明によれば、機械振動に対応する
周波数成分に基づいて許容速度を求めるので、高精度に
機械振動を管理することができ、これにより、ショック
のない滑らかな動作を実現可能な速度制御装置を得るこ
とができる、という効果を奏する。また、従来技術と比
較して、必要以上に減速することがなく動作時間をより
短くできるため、処理効率の向上を実現可能な速度制御
装置を得ることができる、という効果を奏する。
周波数成分に基づいて許容速度を求めるので、高精度に
機械振動を管理することができ、これにより、ショック
のない滑らかな動作を実現可能な速度制御装置を得るこ
とができる、という効果を奏する。また、従来技術と比
較して、必要以上に減速することがなく動作時間をより
短くできるため、処理効率の向上を実現可能な速度制御
装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００７３】つぎの発明によれば、いろいろな方法で特
定の周波数成分を抽出できるため、適応的に機械振動を
管理することが可能な速度制御装置を得ることができ
る、という効果を奏する。
定の周波数成分を抽出できるため、適応的に機械振動を
管理することが可能な速度制御装置を得ることができ
る、という効果を奏する。
【００７４】つぎの発明によれば、たとえば、スプライ
ン曲線やＮＵＲＢＳ曲線など、ブロックの途中で曲率が
変化する場合であっても、より正確に機械振動を制御可
能な速度制御装置を得ることができる、という効果を奏
する。
ン曲線やＮＵＲＢＳ曲線など、ブロックの途中で曲率が
変化する場合であっても、より正確に機械振動を制御可
能な速度制御装置を得ることができる、という効果を奏
する。
【００７５】つぎの発明によれば、たとえば、機械の振
動特性が各軸で異なる場合、基準値を各軸に設けること
としたため、より精密に振動を制御可能な速度制御装置
を得ることができる、という効果を奏する。また、機械
の振動特性の軸毎の差が小さい場合には、基準値を共通
にしたため、パラメータ設定や調整の手間を減らすこと
が可能な速度制御装置を得ることができる、という効果
を奏する。
動特性が各軸で異なる場合、基準値を各軸に設けること
としたため、より精密に振動を制御可能な速度制御装置
を得ることができる、という効果を奏する。また、機械
の振動特性の軸毎の差が小さい場合には、基準値を共通
にしたため、パラメータ設定や調整の手間を減らすこと
が可能な速度制御装置を得ることができる、という効果
を奏する。
【００７６】つぎの発明によれば、繰り返し処理によ
り、許容速度をさらに高精度に求めることができるた
め、より正確な機械振動制御および加工時間の短縮を実
現可能な速度制御装置を得ることができる、という効果
を奏する。
り、許容速度をさらに高精度に求めることができるた
め、より正確な機械振動制御および加工時間の短縮を実
現可能な速度制御装置を得ることができる、という効果
を奏する。
【００７７】つぎの発明によれば、機械振動だけでな
く、軌跡誤差，速度，加速度，加々速度，速度差などの
特徴量も管理可能な速度制御装置を得ることができる、
という効果を奏する。
く、軌跡誤差，速度，加速度，加々速度，速度差などの
特徴量も管理可能な速度制御装置を得ることができる、
という効果を奏する。
【００７８】つぎの発明によれば、機械振動周波数の成
分を精度よく抽出可能な速度制御装置を得ることができ
る、という効果を奏する。
分を精度よく抽出可能な速度制御装置を得ることができ
る、という効果を奏する。
【図１】 本発明にかかる速度制御装置の構成を示す図
である。
である。
【図２】 実施の形態１の許容速度決定方法を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図３】 指令経路および指令速度を読み込む場合の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】 各軸の速度指令波形の一例を示す図である。
【図５】 速度指令波形に対応したスペクトルの一例を
示す図である。
示す図である。
【図６】 機械に発生する振動の一例を示す図である。
【図７】 指令経路および指令速度を読み込む場合の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図８】 各軸の速度指令波形の一例を示す図である。
【図９】 速度指令波形に対応したスペクトルの一例を
示す図である。
示す図である。
【図１０】 機械に発生する振動の一例を示す図であ
る。
る。
【図１１】 ブロックをさらに再分割した小領域の始終
点の許容速度を求める場合を示す図である。
点の許容速度を求める場合を示す図である。
【図１２】 実施の形態２の許容速度決定方法を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１３】 実施の形態３の許容速度決定方法の一例を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図１４】 実施の形態３の許容速度決定方法の一例を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図１５】 従来の問題点を説明するための図である。
【図１６】 従来の問題点を説明するための図である。
【図１７】 従来の問題点を説明するための図である。
【図１８】 従来の問題点を説明するための図である。
【図１９】 従来の問題点を説明するための図である。
１ 許容速度決定部、２ 速度制御部、３ 可動部（制
御対象）。
御対象）。
Claims (14)
- 【請求項１】 指令経路に沿って可動部を移動させる場
合に、指令経路上の特定点もしくは特定領域における許
容速度を決定するための許容速度決定方法において、 前記特定点もしくは特定領域から所定の移動時間の範
囲、または、前記特定点もしくは特定領域から所定の移
動距離の範囲、の指令経路および指令速度を読み込む指
令読み込みステップと、 前記指令経路および指令速度に基づいて、各時刻の速度
指令を一旦生成する速度指令生成ステップと、 前記各時刻の速度指令に含まれる、機械振動に対応する
周波数帯域の成分を計算する周波数成分計算ステップ
と、 前記周波数帯域の成分が予め規定された所定の基準値以
下となる許容速度を計算する許容速度計算ステップと、 を含むことを特徴とする許容速度決定方法。 - 【請求項２】 前記機械振動に対応する周波数帯域の成
分を計算する場合は、前記各時刻の速度指令をフーリエ
変換して特定の周波数成分を抽出するか、前記各時刻の
速度指令をウェーブレット変換して特定の周波数成分を
抽出するか、前記各時刻の速度指令をラプラス変換して
特定の周波数成分を抽出するか、フィルタリング処理に
より特定の周波数成分を抽出するか、または、前記各時
刻の速度指令と所定の時間波形との相関演算を行うこと
で特定の周波数成分を抽出することを特徴とする請求項
１に記載の許容速度決定方法。 - 【請求項３】 前記特定領域は、前記特定点間の領域、
または当該特定点間の領域をさらに細分化した小領域、
とすることを特徴とする請求項１または２に記載の許容
速度決定方法。 - 【請求項４】 前記所定の基準値は、軸毎に設けるか、
または全軸共通に設けることを特徴とする請求項１、２
または３に記載の許容速度決定方法。 - 【請求項５】 前記機械振動に対応する周波数帯域の成
分がその許容値に十分近くなるまで、許容速度の計算値
の変化が十分小さくなるまで、または、繰り返し回数が
十分多くなるまで、前記指令読み込みステップと前記波
形生成ステップと前記周波数成分計算ステップと前記許
容速度計算ステップを繰り返し実行することを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１つに記載の許容速度決定方
法。 - 【請求項６】 さらに、軌跡誤差、速度、加速度、加々
速度、速度差のなかから、少なくともいずれか１つの制
約条件を加えて、許容速度を決定することを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１つに記載の許容速度決定方
法。 - 【請求項７】 前記所定の移動時間を機械振動周期の１
／４以上とし、前記所定の移動距離を機械振動周期と指
令送り速度との積の１／４以上とすることを特徴とする
請求項１〜６のいずれか１つに記載の許容速度決定方
法。 - 【請求項８】 指令経路上の特定点もしくは特定領域に
おける許容速度に基づいて、可動部を制御する速度制御
装置において、 前記特定点もしくは特定領域から特定時間が経過するま
での範囲、または、前記特定点もしくは特定領域から特
定距離までの範囲、の指令経路および指令速度を読み込
む機能と、前記指令経路および指令速度に基づいて、各
時刻の速度指令を一旦生成する機能と、前記各時刻の速
度指令に含まれる、機械振動に対応する周波数帯域の成
分を計算する機能と、前記周波数帯域の成分が予め規定
された所定の基準値以下となる許容速度を計算する機能
と、を有する許容速度決定手段、 を備えることを特徴とする速度制御装置。 - 【請求項９】 前記許容速度決定手段は、 前記機械振動に対応する周波数帯域の成分を計算する場
合、 前記各時刻の速度指令をフーリエ変換して特定の周波数
成分を抽出するか、前記各時刻の速度指令をウェーブレ
ット変換して特定の周波数成分を抽出するか、前記各時
刻の速度指令をラプラス変換して特定の周波数成分を抽
出するか、フィルタリング処理により特定の周波数成分
を抽出するか、または、前記各時刻の速度指令と所定の
時間波形との相関演算を行うことで特定の周波数成分を
抽出することを特徴とする請求項８に記載の速度制御装
置。 - 【請求項１０】 前記特定領域は、前記特定点間の領
域、または当該特定点間の領域をさらに細分化した小領
域、とすることを特徴とする請求項８または９に記載の
速度制御装置。 - 【請求項１１】 前記所定の基準値は、軸毎に設ける
か、または全軸共通に設けることを特徴とする請求項
８、９または１０に記載の速度制御装置。 - 【請求項１２】 前記許容速度決定手段は、 前記機械振動に対応する周波数帯域の成分がその許容値
に十分近くなるまで、許容速度の計算値の変化が十分小
さくなるまで、または、繰り返し回数が十分多くなるま
で、前記指令読み込み処理と前記各時刻の速度指令の生
成処理と前記周波数帯域の成分を計算する処理と前記許
容速度を計算する処理を繰り返し実行することを特徴と
する請求項８〜１１のいずれか１つに記載の速度制御装
置。 - 【請求項１３】 前記許容速度決定手段は、 さらに、軌跡誤差、速度、加速度、加々速度、速度差の
なかから、少なくともいずれか１つの制約条件を加え
て、許容速度を決定することを特徴とする請求項８〜１
２のいずれか１つに記載の速度制御装置。 - 【請求項１４】 前記所定の移動時間を機械振動周期の
１／４以上とし、前記所定の移動距離を機械振動周期と
指令送り速度との積の１／４以上とすることを特徴とす
る請求項８〜１３のいずれか１つに記載の速度制御装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002140047A JP2003334740A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 許容速度決定方法および速度制御装置 |
| TW91125161A TWI271605B (en) | 2002-05-15 | 2002-10-25 | Method of determining permissible feed speed of an object and controlling the object |
| US10/281,124 US6748300B2 (en) | 2002-05-15 | 2002-10-28 | Method of determining permissible speed of an object and controlling the object |
| DE2002155585 DE10255585B4 (de) | 2002-05-15 | 2002-11-28 | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer zulässigen Geschwindigkeit eines Objektes und zum Steuern des Objektes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002140047A JP2003334740A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 許容速度決定方法および速度制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006156589A Division JP4437801B2 (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | 数値制御方法および速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003334740A true JP2003334740A (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=29397617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002140047A Pending JP2003334740A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 許容速度決定方法および速度制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6748300B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003334740A (ja) |
| DE (1) | DE10255585B4 (ja) |
| TW (1) | TWI271605B (ja) |
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| WO2013136599A1 (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | マニピュレータ装置 |
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| CN112839780A (zh) * | 2018-10-05 | 2021-05-25 | 索尼公司 | 控制装置、控制方法和程序 |
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| JP2790643B2 (ja) | 1989-02-20 | 1998-08-27 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置 |
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